大体积混凝土裂缝控制.doc

大体积混凝土施工技术摘 要 目前，超厚大体积混凝土不断增加，施工方法也各不相同。本文介绍了某工程2.8m厚底板（9600m3）一次浇筑的施工技术。关键词 大体积混凝土 一次浇筑 水化热 温度应力 1大体积混凝土施工现状目前，国内大型工业与民用建筑的比例不断增加，30层以上的高层楼房已经比较普遍，随着建筑高度增加，高层建筑地下室的底板一般较厚，有的已经达到2m以上。日本建筑学会对大体积混凝土的定义是：“结构断面最小尺寸在80cm以上，同时水化热引起的混凝土内最高温度与表面温度之差预计超过25的混凝土称之为大体积混凝土。”因此高层建筑基础底版均为大体积混凝土，而大体积混凝土施工的主要技术难点为温度裂缝的控制问题。大体积混凝土在施工阶段之所以会产生裂缝，是其内外矛盾发展的结果。一方面由于水泥水化热引起的结构内外温差过大而产生的温度应力和温度变形，另一方面，结构物的内外约束要阻止这种变形。混凝土在硬化过程中，一旦温度应力超过混凝土所能承受的拉应力极限时，就会出现裂缝。随着大体积混凝土工程实例不断增加，国内已经积累了较多的施工经验，但由于各工程的设计、施工条件的不同，大体积混凝土的施工仍然缺少实用、成熟的依据，而且施工中掌握不好，会出现一些反常的现象。各工程对温度应力的控制基本上均依据“混凝土内外温差25”的规定。但是，国内其他一些工程的实际情况表明：有的工程混凝土内外温差超过了25，但并没有出现裂缝，对较厚的混凝土此温差值可适当放宽。由于大体积混凝土施工影响因素较多（水泥品种、浇筑方法、混凝土厚度、降温措施、环境温度等），每个工程需要根据具体情况采取不同的施工技术，保证混凝土的施工质量。2大体积混凝土主要施工技术措施2.1通过降低水化热，控制总温升。混凝土的绝热温升是引起温度应力的根本原因，控制绝热温升便能降低内外温差，主要措施有：2.1.1减少水泥用量，掺加粉煤灰；2.1.2减少拌合水，掺加减水剂；2.1.3选用水化热较低的水泥，如矿渣水泥；2.1.4在夏季环境温度高时，降低拌合水的温度，如采用深井水等。2.2通过其他措施，降低总温升。2.2.1在混凝土浇筑前预埋钢管，混凝土浇筑成型后，通过循环的冷水进行降温，此种方法成本较高；2.2.2底板分两次浇筑，如3m厚底板，可先浇筑1.6m，过一段时间再浇筑1.4m厚，此种施工方法由于增加了施工工序，延长了施工工期。2.2.3混凝土浇筑过程中分层浇筑。2.3采取保温措施，使混凝土表面温度降低速度减慢，主要措施有覆盖防火草帘被和蓄水养护等，夏季采用蓄水养护效果较好。3工程概况 本工程位于北京市，地下四层，地上35层，总高150m。地下为钢筋混凝土结构，地上为全钢结构。基础底板厚度为2.8m，混凝土强度等级为C40P10，方量约为9600m3。基础底板为不规则多边形，长度为65m,宽度为50m, 未设后浇带，基础底板要求一次浇筑完成。实际施工从2003年3月2224日用了68小时浇筑完成。本大体积混凝土施工的特点如下：第一，混凝土超厚。最小厚度为2.8m，核心筒集水坑处厚度达到5.3m，这使混凝土内部的热量不易散发出来。从而在混凝土的内部形成较大的温升。第二，混凝土强度等级较高，为C40，由于配制C40大坍落度混凝土一般需要采用水化热较高的Po42.5#水泥，水泥用量也较多，造成混凝土的温升必然较高。第三，底板未设后浇带，由于工期紧张，水平分层浇筑也不能采用，因此9600m3混凝土必须一此浇筑完成。综合以上特点，本工程在国内大体积混凝土施工中也属难度较大项目。4工程具体施工技术针对本工程的特点和难点，需要重点解决混凝土的配合比设计、混凝土浇筑过程组织设计、混凝土浇筑成型后的保温及温度监控技术。4.1混凝土的配合比设计混凝土的配合比设计是否合适对大体积混凝土施工是至关重要的。本工程的配合比除了解决降低水化热的问题，还有混凝土的初凝时间问题。为此，项目部和北京六建搅拌站等单位一起对混凝土的配合比进行了反复论证研究。4.1.1混凝土初凝时间的确定由于基础底板厚度达2.8m，且平面面积较大，根据国内其他工程的经验，坍落度在180mm左右的混凝土振捣时斜向流淌较远，坡度可达1:7，即为20m左右。本工程浇筑方量大，保证每层混凝土能够及时覆盖整个流淌面，不出现冷缝也是一个难题。解决问题首先必须延长初凝时间，初凝时间的确定根据现场混凝土的浇筑速度、底板厚度、底板的平面尺寸、混凝土斜向坡度等确定。经过计算，混凝土初凝时间在1820小时较为适宜，通过掺加缓凝剂达到这一要求。4.1.2水泥用量的确定减少水泥用量对水化热的降低具有重要作用，首先征得设计同意，混凝土按照为60天抗压强度进行试配。通过几十组试配，最终确定水泥用量为297kg/m3。根据施工拟采取的防裂措施和现有的施工条件，先计算混凝土的水泥水化热的绝热最高温升值，然后通过计算，估量可能产生的最大温度收缩应力，如不超过混凝土的抗拉强度，则表示所采取的防裂措施能有效控制、预防裂缝的出现；如超过混凝土的抗拉强度，则可采取措施调整混凝土的入模温度、降低水化热温升值、降低混凝土内外温差、改善施工操作工艺和混凝土拌合物性能、提高抗拉强度或改善约束等技术措施重新计算，直至计算的应力在允许的范围。（1）混凝土的水化热释放出的热量按在第7天计算计算结果 T(t)=40.47（2）7天混凝土弹性模量E7=1.52104 N / mm2（3）混凝土的温度收缩应力则 =1.41N/ m21.8N/ m2应力值小于标准抗拉强度值。4.1.3掺和料的用量确定大量掺加级粉煤灰能节约水泥用量，同时增加混凝土的可泵性。本工程粉煤灰的掺量达到80kg，占水泥用量的27%。4.1.4掺加复合型膨胀剂UEAUEA的掺量为8%（内掺），14天混凝土限制膨胀率大于1.510-4。掺膨胀剂的作用是补偿收缩。4.1.5砂采用细度模数为2.53.0中砂，平均粒径大于0.5mm，通过0.315mm筛孔的砂不少于15%，含泥量不大于3%，同时具有良好的级配。4.2混凝土浇筑过程施工组织大体积混凝土施工的组织工作非常重要，特别是本工程浇筑方量很大，浇筑前必须做好周密的准备工作。4.2.1搅拌站的选择为了保证混凝土的连续浇筑，且满足混凝土能够及时覆盖整个流淌面，经过计算，必须保证每天完成3200m3的浇筑任务。因此选择搅拌站的首要条件是生产能力，其次是地理位置（与施工现场的运输距离）。经过考察最终选择了北京市六建搅拌站。4.2.2施工机械的选择底板混凝土量约为9600m3,现场设置4台混凝土输送泵及一台43m长汽车泵，每台泵每小时泵送混凝土按35m3/h，5台泵输送能力为175 m3/h，搅拌站共需配备6m3罐车56辆，预计浇筑时间需要70小时左右4.2.3浇筑方案。底板砼浇筑：铺设砼管道采用边浇筑边拆管的方法,浇筑砼采用斜面分层，用“由远至近、一个坡度、薄层浇筑、一次到顶”的方法，每作业面分前、中、后三排振捣砼，在出料口、坡角、坡中各配备1根振捣棒振捣，边浇筑边成型及抹平底板表面，标高、厚度采用水准仪定点测平，用小白线严格控制板面标高和表面平整，砼浇筑使用50振捣棒，大体积砼表面的泥浆较厚，浇筑后58h内初步用长刮尺刮平，初凝前用铁抹子滚压两遍，再用木抹子搓平压实。4.3混凝土保温、养护方案大体积混凝土保温、养护常用的方法有覆盖保温材料或蓄水养护两种方案，前者的优点是保温效果较好，可缩小混凝土的内外温差，减慢降温速度，后者的优点是能充分保证混凝土表面潮湿，可随时调整保温层的厚度，把降温速度控制在合适的范围之内，从而缩短养护时间。由于本工程混凝土的浇筑时间在3月中旬，气温还比较低，用蓄水的方法保温效果不好，因此实际施工选择了覆盖防火草帘的办法。覆盖方法：砼浇筑完成后在初凝前（18h）开始覆盖保温养护。由于表面水分散失很快，为防止表面的干缩裂缝，对其表面在保温的同时进行保湿，先铺一层塑料薄膜，其上覆盖两层草袋。以保证大体积混凝内外温差，又有利于混凝土强度增长及混凝土裂缝控制。中午适时减少保温层散热以缩短保温养护时间，下午再重新盖上。4.4测温监控技术温度、应力的计算值只是一种理论估算，要正确指导混凝土浇筑后的养护，还需要对混凝土内实际温度应力进行监测。在养护测温期间，要及时提供各温度控制点的砼内部最高温度、表面温度及大气温度。 沿浇筑方向选取具有代表性的位置固定测温布置点，共15处 45个点，每处垂直方向沿板底、板中和板面布置3个点，板面测温点距离板面50mm，板底测温点距离板底面50mm；在底板砼中预埋测温探头,设专人进行测温工作，坚持24h连续测温，砼初凝后，开始测温，3天内每2h测一次，3天后每4h测一次，15天后每8h测一次。监测采用两种工具：4.4.1 JDC-2电子测温仪。仪表为手持式数字显示，轻便成本低，但需到现场逐点插接，插头易进水短路，影响测值的准确性。4.4.2 XYJ-3埋入式混凝土应变传感器，直接埋入混凝土内。传感器两端有混凝土固定圆盘，两圆盘中间有一根钢弦，当混凝土产生变形时，使钢弦产生拉力，从而改变钢弦自振频率，通过测试钢弦自振频率来得到混凝土的应变。图1测温结果显示，中心温度最高值出现在第7天，为65，比计算温度高5。在混凝土温控阶段，依据混凝土温度变化情况及时调整混凝土表面覆盖的保温层的厚度。在环境温度较高的中午，减少保温层的厚度，加快散热；在环境温度较低的晚上，再恢复保温层避免温差过大产生温度应力。21天后底板中心温度降为38，此时环境最低温度为14，二者之差小于25，开始撤除保温措施。5施工体会本工程基础大体积混凝土施工，一次浇筑量大，厚度大，技术难度大。混凝土浇筑完成后，效果很理想，50组试件60天抗压强度全部达到要求，没有发现温度裂缝。总结施工体会，有以下几点：第一，对超厚大体